螺纹盖注塑模设计.doc

螺纹盖注塑模设计
绪论

塑料制件主要是靠成型模具获的，而它的质量是靠模具的正确结构与模具成型零件的正确形状、精确尺寸及较低的表面粗糙度来保证的。由于塑件成型工艺的飞速发展，模具的结构也日益趋于多功能化与复杂化，这对模具的设计工作提出了更高的要求。虽然，塑料制件的质量及许多因素有关，但合格的塑料制件首先取决于模具的设计及制造的质量，其次取决于合理的成型工艺。
通过毕业设计应达到的目的与要求，目的：了解聚苯乙烯的物理性能、流动性，成型过程中的物理、化学变化及塑料的组成、分类及性能。了解塑料成型的基本原理与工艺特点，正确分析成型工艺对模具的要求。能掌握各种成型设备对各类模具的要求。掌握各类成型模具的结构特点及设计计算方法。具有初步分析、解决成型现场技术问题的能力，包括具有初步分析成型缺陷产生的原因与提出克服办法的能力。
其基本要求：合理地选择模具结构，正确地确定模具成型零件的尺寸，设计的模具应当制造方便，充分考虑塑件设计特色，尽量减少后加工，设计的模具应当效率高，安全可靠，模具零件应耐磨耐用，模具结构要适应塑料的成型特性。
模具设计水平的高低、加工设备的好坏、制造力量的强弱、模具质量的优劣，直接影响着许多新产品的开发与老产品的更新换代，影响着产品质量与经济效益的提高。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”， 日本则称“模具是促进社会繁荣富裕的动力”，事实上在仪器仪表、家用电器、交通、通讯与轻工业等各行业的产品零件中，有70%以上是采用模具加工而成的。工业先进的发达国家，其模具工业产值早已超过机床行业的产值。据1991年统计，日本模具工业已实现了高度的专业化，标准化与商品化，在全国一万多家企业中，生产塑料模与生产冲压模的企业各占40%。新近统计的韩国模具工业情况表明，全国模具专业厂中生产塑料模的占43.9%，新加坡全国有460家企业，60%生产塑料模。从以上事实可以看出，由于塑料成型工业的发展，到目前为止，塑料模具已处于同冲压模具并驾齐驱的地位。
理想的模具结构能充分发挥成型设备的能力（如合理的型腔数目与自动化水平等），在绝对可靠的条件下使模具本身的工作最大限度地满足塑件的工艺技术要求（如塑件的几何形状、尺寸精度、表面光洁度等）与生产经济要求（成本低、效率高、使用寿命长、节省劳动力等），由于影响因素很多可先从以下几个方面做起：按塑件形状的形状结构合理确定其成型位置，因成型位置在很大程度上影响模具结构的复杂性；根据塑件的形状大小、结构特点、尺寸精度、批量大小以及模具制造的难易、成本高低等确定型腔的数量及排列方式；分型面的位置要有利于模具加工、排气、脱气、脱模、塑件的表面质量及工艺操作等；考虑开模、分型的方法与顺序，拉料杆、推杆等脱模零件的组合方式，合模导向及复位机构的设置以及侧向分型及抽芯机构的选择及设计；如何将模具的各个组成部分通过支撑块模板、销钉、螺钉等支撑及连接零件，按照使用及设计要求组合成一体，获得模具的总体结构。
结构方案的拟定，是设计者工作的基本环节。它既是设计者的构思过程，也是设计对象的胚胎，设计者应将其结果用简图与文字加以描绘及记录，作为设计的依据及基础。
以上所体现的各个方面，都及模具设计有着非常密切的关系。一副设计合理的模具，就有85﹪成功的希望，其余就得靠设备与模具制造工人的熟练程度来达到, 所以，提高塑料注射模具的设计水平就显得尤为重要。本套模具在设计的中，结合前人的设计经验与这几年模具发展新成果，采用了很多更具合理的模具结构。例如：本套模具在开始模具设计之前，考虑了多种设计方案，衡量了每种方案的优缺点，从中选择一种最具合理方案。本模具采用最新的三板模结构，及模具在开模过程中有二次分型。采用这些新型结构，不仅使模具更具简单化，而且还因为这些零件都一标准化，缩短了加工周期，节约了大量成本。
本模具在设计时遇到的问题及解决的方法。此模具采用的是点浇形式，为了将浇注系统的凝料取出，要增加一个分型面，模具第一次分型仅将主流道凝料取出，待主分型面打开后，塑件与流道凝料就会被一起顶出。为实现顺序脱模采用了主流道型定距拉紧机构。本模具采用的是模外手工脱螺纹的方式，在开模时塑件与螺纹型芯易留在定模，为保证螺纹型芯留在动模，设置了一个卡环装置。这种模具结构简单，但为保证生产的连续性，需要多个螺纹型芯以便循环使用，以及机外的辅助取芯机构。

第1章 模塑工艺规程的编制

该塑件是一个螺纹盖，其零件图如下图所示，本塑件的材料采用PS生产类型为小批量生产。

图（1）

1.1 塑件的工艺性分析

1.1.1 塑件的原材料分析

塑件的材料采用PS,即聚苯乙烯，属于热塑性塑料。聚本乙烯是苯乙烯聚合而成的。合成方法有本体聚合，溶液聚合与乳液聚合。PS分子主链是含有本基侧基的饱与 链，分子结构不对称，加之本环体积的影响，使大分子链不易发生旋转，因而具有较大的刚性，并且难以形成有序的结构，因此PS是典型的非晶态线型高分子化合物。制造各种塑料制品PS，其分子量通常在45000~70000范围。聚苯乙烯是仅次于聚乙烯与聚乙烯的第三大塑料品种，无色透明，无毒无味。落地时发出清脆的金属声，密度为1.05kg/cm。它的力学性能及聚合方法，相对分子量大小，定向度与杂质量有关。
聚苯乙烯熔点较低（约90℃）具有较宽的熔融温度范围，其熔体充模流动性好，加工成型性很好。聚本乙烯制品以注塑为主大约用在电气仪表零件文教用品工艺美术品，发泡成型生产的发泡PS广泛应用作包装材料，保温装璜制品，其他塑料成型方法也有所应用，但不普通。具有很小的吸水率，在潮湿环境中形状与尺寸的变化很小，适用于制造要求尺寸稳定的制品如仪表壳体等。聚苯乙烯的缺点就是脆性大，形状复杂，制品成型后存在较大内应力时，常会在使用中自行开列。为了改善它的脆性加入少量丁二烯可明显降低脆性，提高冲击韧性。
成型特点：流动性与成型型优良，成品率高，但易出现裂纹，成型塑件的脱模斜度不宜过小，但顶出要均匀；由于热膨胀系数高，塑件不宜有嵌件，否则因两者的热膨胀系数相差太大导致开裂，塑件壁后应均匀；宜用高料温，高模温，低注射压力成型并延长注射时间，以防止缩孔及变形，降低内应力，但料温过高容易出现银丝；因流动性好，模具设计中大多采用点浇口形式。因具有良好的可塑流动性及较小的成型收缩率，是成型工艺性最好的塑料品种之一，容易制造形状复杂的制品。

1.1.2 塑件的结构与尺寸精度及表面质量分析

1.1.2.1 结构分析 从零件图上分析，该零件总体形状为圆形。在塑件内部有一段内螺纹，塑件总高度为15mm，螺纹高为5mm。为了防止塑件使螺纹型心一起转动，保证塑件表面质量，增加塑件的外形美观，对塑件表面加以装饰。在塑件表面设置了花纹，
这可遮掩成型过程中在塑件表面上形成的疵点，丝痕，波纹等缺陷，其目的是为了增大么擦力，便于工作时施力。该塑件采用了圆形截面的花纹，采用较普通。由标准查的花纹的半径为3mm，高度为0.8R。塑件花纹的设计应及脱模方向一致，并且有适当的脱模斜度。因此模具设计时要有螺纹型心，又因为没有凸起或侧凹故不用设置侧向分型抽心机构，该零件属于中等复杂程度。
1.1.2.2 尺寸精度分析 由塑件的零件图可知，该塑件的尺寸属于未标注公差尺寸，又因该塑件采用聚苯乙烯，所以该塑件的尺寸精度等级为IT5级（GB/T14486—1993，螺纹的公差等级取IT7级，由以上分析可见，该零件的尺寸精度为一般精度，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。塑件壁厚均匀，有利于零件的成型。
1.1.2.3表面质量分析 该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，内部不得有导电杂质外，没有特别表面质量要求，故比较容易实现。一般情况下，模具粗糙度低于制品1—2个等级，塑料制品的粗糙度一般在Ra0.2～0.8之间。
综上分析可以看出，注塑时，在工艺参数控制得好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。

1.2 计算塑件的体积与质量

计算塑件的体积与质量主要是为了选用注塑机及确定模具型腔。
塑件体积计算：
V=V1－V2－V3－V4－V5=5200mm3
塑件质量计算：
W=V×ρ
=5200××1.05
=6g

1.3选用成型设备

注射模是安装在注射机上的，模具及注射机应当相互适应，这样关系到塑件的质量，均匀性及有效的成型周期。一副模具放在许多型号与规格的注射机上使用，均可能取得令人满意的效果。但是惟有包括该模具预想的量、锁模力、注射速度与总的循环操作的机型才能取得最佳的效果。选择注射机时，必须保证制品的注射量小于注射机允许的最大注射量。根据生产经验，制品注射量一般不超过注射机的最大注射量的80%，此模具采用一模两腔，考虑其外形尺寸，塑件所需的压力与工厂现有的设备，初步选用注塑机为XS—Z—60。

1.4 注射量的校核

模具型腔能否充满及注塑机允许的最大注塑量密切相关，设计模具时应保证注塑模内所需熔体总量在注射机实际的最大注射量。根据生产经验，注射机的最大注射量是允许最大注射量的80。经计算，满足使用要求。

1.5 注射压力校核与锁模力校核

注射压力的校核是检验注射机的最大注射压力能否满足制品成型的需要，注射压力的大小及制品复杂程度、模具结构、塑件品种、注射速度流动比、喷嘴及模具流道系统，以及注射机类型等因素有关。聚苯乙烯的注射压力为60～110MPa，而XS—Z—60型注射机的注射压力为122Mpa，故满足注射压力的需要。
注射成型时，模具所需的锁模力及塑件在水分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢料现象，应使塑料熔体对型腔的成型压力及塑件与浇注系统在分型面上的投影面积之与的乘积小于注射机额定锁模力，即：(nA1＋A2)P＜F, 经计算满足上式要求。故满足使用要求。
塑件工艺参数的确
通过查找相关文献与参考工厂实际应用的情况，聚苯乙烯的成型工艺参数，可作如下选择：（试模时，可根据实际情况作适当调整）
注塑温度包括料筒温度与喷嘴温度
料筒温度： 后段温度t1选用150℃
前段温度t2选用180℃
喷嘴温度： 选用165℃
注射压力： 选用88Mpa
注射时间： 选用35s
保压 ： 选用40
保压时间： 选用10s
冷却时间： 选用40s
成型收缩率：0.4～0.8﹪

第2章 注塑模的结构设计

注射模的结构设计主要包括：分型面选择、模具型腔数目的确定、型腔的排列方式、冷却水道布局、浇口位置设置、模具工作零件的结构设计、推出机构的设计等内容。

2.1 分型面的选择

将模具适当地分成两个或几个可以分离的主要部分，这些可以分离的部分的接触面分开时，能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为模具的分型面。分型面是决定模具结构形式的重要因素，它及模具的整体结构与模具的制造工艺有密切关系，并直接影响着塑件熔体的流动充模性及塑件的脱模。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键。
如何确定分型面，需要考虑的因素很复杂，由于分型面受到塑件在模具中的位置，浇口位置的设计，塑件的结构工艺性及精度、推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此选择分型面时应综合分析比较，选出较为合理的方案。考虑到分型面应选在塑件外形最大轮廓处，有利的留模方式，应保证塑件的精度要求，满足塑件的外观质量要求与对成型面积的影响及排气效果。根据分型面的选择原则与塑件的成型要求来选择分型面。该塑件为螺纹盖，表面无特殊要求，该零件的高度为15mm，且垂直于轴线的截面形状，比较简单与规范而且有利于脱模。为了将浇注系统凝料取出，要增加一个分型面。因此该模具采用二次分型，可降低模具的复杂程度，减少模具加工难度又便于成型后出件。

2.2 确定型腔的排列方式

在设计实践中，有先确定注射机型号，再根据所选用的注射机的技术规范及塑件的经济要求计算能够选取的型腔数目；也有根据经验先确定型腔数目，然后根据生产条件，如注射机的有关技术规范等进行校核计算，看选定的型腔数目是否满足要求。此设计采用的是后者。
由于型腔的排布及浇注系统布置密切相关，因而型腔的排布在多型腔模具设计中加以综合考虑．型腔的排布应使每个型腔都通过浇注系统从总压力总均等地分得所需的足够的压力，以保证塑件被熔体同时均匀地充满每个型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定。这就要求型腔及主流道之间的距离尽可能最短，同时采用平衡的流道与合理的浇口尺寸以及均匀的冷却等，合理的型腔排布可以避免塑件尺寸的差异，应力形成及脱模困难等问题。
本塑件在只射时采用一模两腔，即模具需要两个型腔，综合考虑浇注系统模具结构的复杂程度等因素，拟采用下图所示的型腔排列方式。这便于成型与脱模。
图（2）

2.3 浇注系统的设计

浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴出来后，到达型腔之前在模具中所流经的通道。其作用是将熔融状态的塑料从喷嘴处平稳的引入模具型腔，并在熔体充填与固化定型的过程中，将注射压力与保压力传递到塑料制品各部位，以获得组织致密、外形清晰、表面光洁与尺寸精确的塑料制品。浇注系统可分为普通浇注系统与无流道浇注系统两大类。浇注系统的设计是注射模具设计的一个很重要的环节。它对获得优良性能的理想外观的塑料制件以及最优良的成型效率有直接的影响，是模具设计工作者十分重视的技术问题。
在设计浇注系统时应考虑下列有关因素：塑件的成型特性，制品大小及形状，模具成型制品的型腔数。制品外观、注射机安装模板的大小，成型效率、冷料等。浇注系统由主流道、分流道、浇口与冷料穴等部分组成。

2.3.1 主流道设计

主流道是指从注射机喷嘴及模具接触引到分流道为止的一段料流通道，负责将塑料熔体从喷嘴引入模具，当模具闭与后，注射机喷嘴压紧模具主流道衬套，并封紧注射机及模具之间的间隙，熔体材料直接从料筒流入主流道．
根据设计手册查的XS—Z—60型注射机喷嘴的有关尺寸，喷嘴前端孔径：d0=4mm，喷嘴前端球面半径R0=12mm。
注射机喷嘴头的球面半径R1 及模具主流道始端的球面半径必须吻合，以防止高压塑料熔体从缝隙中溢出。
根据模具主流道及喷嘴的关系：
R=R0+(1～2)mm
D=d0+(0.5～1)mm
取主流道球面半径R=13mm，取主流道小端直径d=4.5mm。
为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计圆锥形，其斜度为1°～3°，经换算得主流道大端直径D＝8.5mm，为了使熔料顺利进入分流道，可在主流道出料端设计半径r=5mm的圆弧过度。
主流道部分在成型过程中，其小端入口出及注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交替地反复接触，属易损件，对材料的要求高，因而模具的主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套。以便有效地选用优质钢单独进行加工与热处理，采用T10A，热处理要求淬火53～57HRC。主流道衬套设置在模具的对称中心线上，并尽可能保证及相联接的注射机喷嘴为同一轴心线。衬套长度应及定模配合部分的厚度一致，主流道出口处的端面不得突出在分型面上，否则不仅会造成溢料，而且还会压坏模具，衬套及定模之间的配合采用H7／m6，其结构所示：

图（3）

2.3.2 分流道设计

在多型腔或单型腔多浇口时应设置分流道。分流道是指主流道未流及浇口之间这段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔之前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳的过度段，因此要求所设计的分流道应能满足良好的压力传递与保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地流经分流道，充满型腔，并且流动过程中压力损失尽可能的小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。分流道的截面形状一般可分为圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等。分流道截面形状及尺寸应根据塑件的结构，所用塑料的工艺特性，成型工艺条件及分流道的长度、塑件的体积、壁厚形状的复杂程度等因素来确定。由理论分析可知，圆形截面的流道总是比任何其他截面的流道可取，因为在相同截面的情况下，其比表面积最小。因此从流动性、传热性等方面考虑，圆形截面是分流道比较理想的形状。本塑件的形状不复杂，熔体填充型腔比较容易。根据型腔的排列方式，可知分流道的长度较短，为了便于加工起见，选用截面形状为半圆形的分流道，查表得R=4mm。
分流道的长度，要尽可能短且少弯折。便于注射过程中最经济地使用原材料与注射机的能耗，减少压力损失与热量损失。一般(1～2.5)D，此分流道取16mm。
分流道的表面粗糙度，由于分流道中及模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体较为理想，因而分流道的内表面的粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6um左右即可这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而及中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速度与剪切热。

2.3.3 浇口设计

　浇口亦称进料口，是连接分流道及型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面积最小部分，但却是浇注系统的关键部分。
　根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用点浇口较为理想。浇口尺寸一般根据经验确定，取其下限，然后在试模时加以修正，浇口断面积及分流道端面积之比约为0.03～0.09，端面积为圆形，查表可知，直径d一般在0.8～2.0范围内选取，常用直径是0.8～1.5mm，初选尺寸为d=1mm，浇口长度应尽可能短，对减小塑料熔体流动阻力与增大流速均有利，通常浇口长度L 可取0.7～2.0mm，初选1.5mm。浇口及型腔及分流道的连接处应做成R0.5的圆角，以防制品及浇口部分凝料分离时剥伤制品。为有利于熔体流动，浇口及分流道的接合应平稳过渡用小圆弧光滑连接。
有时还需修改浇口的尺寸。无论采用什么形式的浇口，其开设的位置，对塑件的成型性能及成型质量影响均很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高塑件质量的重要环节，同时浇口位置的不同还会影响模具结构。总之，如果要使塑件具有良好的性能与外表，要是塑件的成型在技术上可行，经济上合理，一定要认真考虑浇口位置的选择。一般选择浇口位置时，需要根据塑件的结构工艺及特征成型质量与技术要求，并综合考虑塑料熔体在模内的流动特性，成型条件等因素，综合考虑，该塑件的浇口位置选在塑件的上端面。

2.3.4 冷料穴的设计

冷料穴一般设在主流道末端，其标称直径及大端直径相同或略大一些，深度约为直径的1—1.5倍，最终要保证冷却的体积小于冷料穴的体积。由于该塑件的塑性好，采用带球头拉料杆的冷料穴，它使用于推件板脱模的拉料杆形式的冷料穴，拉料杆固定在动模板上。其球头直径为8.5mm，深度为9mm，其冷料穴的作用是收集每次注射成型时流动熔体前端的冷料头，避免了这些冷料进入到型腔影响制品质量，或防止这些冷料堵塞浇口造成制品缺料。

2.3.5 排气系统的设计

当塑料熔体填充型腔时，必须顺序推出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。如果型腔内因各种原因而产生的气体不被排除干净，一方面会在塑件上形成气泡接缝、表面轮廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面气体受压，体积缩小而产生高温会导致塑件局部炭化或烧焦，同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度。因此设计型腔时必须考虑排气问题。排气的方式有利用配合间隙排气、在分型面上开排气槽排气、利用排气塞排气、强制性排气。本模具属小型模具的简单型腔。利用推杆、活动型心及模板的配合间隙进行排气，其间隙为0.04mm。

2.3.6 成型零部件设计

成型零部件在注射过成中，直接及塑料熔体接触，需要受高温、压力及塑料熔体的冲击与摩擦作用，长期工作之后，容易发生磨损，变形与断裂。设计注射模时应针对塑料制品的结构特点，生产批量，使用要求以及模具的使用寿命等，合理确定成型零部件的结构，满足精度、粗糙度、刚度及强度的要求。
2.3.5.1 凹模的结构设计 本模具采用一模两件的结构形式，考虑加工的难易程度与材料的见价值利用等因素。凹模采用整体式结构，该结构的特点是牢固，使用不易发生变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。但由于加工困难，热处理不方便。因此常用在形状简单的中小型模具上，可在型板上直接加工出型腔，模具一般不进行热处理。
根据本模具分流道及浇口的设计要求，分流道及浇口均设在凹模上，凹模上的阶梯孔用于安放型芯。
2.3.5.2 凸模结构设计 凸模主要是及凹模相结合构成模具的型腔，按其结构可分为整体式与组合式两种，该模具中采用整体式结构，结构牢固但不便加工，消耗的模具钢较多。主要用于工艺或试验或小型模具上的形状简单的型芯。此塑件需要两个型芯，一是螺纹型芯，用于成型塑件底部的内螺纹。另一个是小型芯，用于成型塑件顶部的小孔。
螺纹型芯，在设计时必须考虑塑件收缩率，表面粗糙度要小，螺纹始端与末端按塑料螺纹结构要求设计，以防止从塑件上拧下时，拉毛塑料螺纹。安装在模具上，成型时要可靠定位，不能因合模振动或料流冲击而移动；开模时能及塑件一道取出并便于装卸，螺纹型芯在模具上安装连接时，采用H8／f8配合。将型芯作成圆柱形的台阶来定位，利用外圆柱面配合，防止塑料注入螺纹型芯下沉，螺纹型芯的非成型端应制成方形，以便在模外用于工具将其旋入。
成型塑件上小孔的型芯，单独制造成台阶式的，再嵌入模板中。安装在模具上时，用台肩固定，上面用垫板压紧，是常用的形式，且牢固可靠。

第3章 成型零件工作尺寸的计算

成型零件工作尺寸是指成型零件上直接构成塑件的尺寸，主要有型芯与型腔的深度尺寸与型芯的高度尺寸，型芯与型芯之间的位置尺寸等。任何塑料制件都有一定的几何形状与尺寸要求，在模具设计时，应根据塑件的尺寸及精度等级确定模具成型零件的工作尺寸及精度等级。影响塑件尺寸精度的因素，相当复杂， 其影响因素有：塑件收缩率、模具成型零件的制造误差、模具成型零件的摩损、模具安装配合的误差。这些影响因素应作为确定成型零件工作尺寸的依据。本设计中成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸，平均制造公差与平均磨损量来进行计算的。
查文献表14—1得，聚苯乙烯的收缩率为S=0.4%～0.8%，故平均收缩率为Scp=(0.4%＋0.8%)／2=0.6％，考虑到工厂模具制造的现有的条件，模具制造公差取=Δ／3。

3.1 型腔的工作尺寸计算

由公差等级可查的各尺寸的上、下偏差。35 　
由计算公式：
LM=(LS＋LSSCP－)
=(35＋35×0.6%－0.195)
=35.015
LM=(LS＋LSSCP－)
=(39.8＋39.8×0.6%－0.195)
=39.84
HM=(HS＋HSSCP－)
=(15＋15×0.6%－0.13)
=14.88
HM=(HS＋HSSCP－)
=(6＋6×0.6%－0.03)
=6
式中：　　LM—凹模径向尺寸；　　　　　　　　SCP—塑料的平均收缩率；
　　　　　LS—塑件尺寸；　　　　　　　　　　 —凹模制造公差；
　　　　　—塑件公差值；　　　　　　　　　 HS—凹模深度尺寸。

3.2 小型芯的计算

塑件的尺寸：　　　
计算公式：　　
LM=(LS＋LSSCP＋)
=(6＋6×0.6%＋0.09)
=6.126
HM=(HS＋HSSCP%＋)
=(2＋2×0.6%＋0.013)
式中：　LM—凸模径向尺寸；　　　　　　　　　　HM—塑件低部高度。　

3.3 螺纹型芯的计算

螺纹连接的种类很多，配合性质也各不相同，影响塑件螺纹连接的因素比较复杂，目前尚无塑料螺纹的统一标准，也没有成熟的计算方法，因此要满足塑件螺纹配合的准确要求是比较难的。螺纹型芯的工作尺寸属于型芯类尺寸，为了提高成型后塑件的旋入性能，适当的增加螺纹型芯的径向尺寸。由于螺纹中径是决定螺纹配合性质的最重要参数，它决定着螺纹的可旋入性与连接的可靠性。所以计算中的模具螺纹大、中、小径的尺寸均以塑件螺纹中径公差为依据。
螺纹型芯的中径尺寸的计算：
dM中=(dS中＋dS中SCP＋中)
=(29.350＋29.350×0.6%＋0.212)
=29.74
螺纹型芯的外径尺寸的计算：
dM外＝(dS外＋dS外SCP＋中)
=(30＋30×0.6%＋0.212)
=30.3
螺纹型芯的内径尺寸的计算：
dM内=(dS内＋dS内SCP＋中))
=(28.97＋28.97×0.6%＋0.212)
=29.35
螺纹型芯高度的计算：
塑件尺寸：5　
HM=(hs＋hsScp＋)
=(5＋5×0.6%＋0.08)
=5.11
式中：
dM中—螺纹型芯中径名义尺寸；　　　　　dS外—塑件螺纹外径名义尺寸；
dS中—塑件螺孔中径名义尺寸；　　　　 dS内—塑件螺孔内径名义尺寸；
dM外—螺纹型芯外径名义尺寸；　　　　　dM内—螺纹型芯内径名义尺寸。

3.4 型腔侧厚壁与底板厚度的计算

注射模在其工作过程中需要承受注射压力、保压力、锁模力与脱模力等各种外力，如果这些外力过大，注射模及其成型零部件会产生塑性变形或断裂破坏，导致整个模具失效，因此，设计成型零部件时，应进行强度校核。另外，在外力作用比较大时，即使模具产生塑性变形或断裂破坏，也有可能产生较大的弯曲变形，引起成型零部件在它们的对接面或贴合面处出现较大的间隙。因此而发生溢料及飞边现象，导致制品无法满足技术要求。因此同过强度与刚度计算来确定型腔壁厚，尤其对重要的精度高的或大型模具的型腔更不能单凭经验来确定型腔侧壁与底板厚度。但理论分析与实践证明模具对强度与刚度的要求并非同时兼顾。对小尺寸型腔强度不足是主要问题，应按强度条件计算。原则是：宁可有余而不可不足。

3.4.1 型腔侧壁厚度的计算：

整体式型腔的侧壁可以看作是封闭的厚壁圆筒，根据整体式圆形型腔侧厚壁计算公式进行计算：
h=r()
hmm h=20mm
式中：
r—凹模型腔内半径 —材料的许用应力=120MPa
H—凹模侧壁厚度 PM—模腔压力 选定值PM=40MPa

3.4.2 凹模底板厚度的计算：

根据整体式型腔底板厚度的计算公式进行计算：
H=
式中：
PM=40MPa r=30mm =120MPa
考虑模具的整体结构协调取H=15mm。

第4章 成型零件材料的选用

成型零件选用要求如下：机械加工性良好，要选用易于切削且加工后能得到高精度零件的钢种，抛光性能良好，注塑模成型零件工作表面，多需抛光达到镜面，要求钢材硬度35—40HRC，过硬表面会使抛光困难。钢材显微组织应均匀致密。耐磨性与抗疲劳性能好，注塑模不仅受高压塑料熔体冲刷而且还受冷热温度交变的应力的作用。具有耐磨性能。
选用钢种，应按塑料制品、生产批量、塑料物料品种及塑料精度及表面质量要求确定。
根据零件材料选用原则，凹模的材料选用1Cr13，热处理采用淬火，硬度可达54～58HRC，小型芯采用T10A，热处理采用淬火，硬度也可达54～58HRC。螺纹型芯采用Cr12，热处理采用淬火，硬度可达54～58HRC。

第5章 合模导向机构设计

导向机构是保证定模或上下模合模时正确定位与导向的零件。合模导向机构
主要有导柱导向与锥面定位两种形式。通常采用导柱导向定位。该模具采用导柱导向定位。导柱导向机构的零件是导柱与导套。
该模具采用带头导柱结构简单，加工方便，小批量生产一般不需要用导套，
是导柱直接及模板中的导向孔配合，因此该模具采用导柱直接及模板中的导向孔配合。导柱前端应作成锥台形，以使导柱顺利进入导向孔，导柱应有硬而耐磨的表面，坚韧不易折断的内芯，因此采用20钢经渗碳淬火处理。硬度为50～55HRC。导柱表面部分粗糙度Ra为0.8um，导向部分表面粗糙度Ra为0.4um。导柱应合理均匀分布在模具分型面四周，导柱中心到模具边缘应有足够的距离，以保证模具强度，为确定与模时只能按一个方向合模。导柱固定端及模板之间采用H7／m6的过渡配合，导柱导向部分通常采用H7／h7的配合。

第6章 脱模顶出机构设计

此模具采用模外手动脱模，开模后只需在螺纹型芯上施加一顶出力，将型芯与塑件一起推出。然后在机外将螺纹型芯取出。所以此模具采用推杆顶出机构。

6.1 推出机构设计

因为此模具设计采用手动推出机构，而手动推出，一般在开模后，塑件留在定模，螺纹型芯又是一个活动型芯，所以螺纹型芯也很容易留在定模。为了保证螺纹型芯与塑件留在动模一侧，便于由推出机构推出，因此设置一个由环形拉簧与卡环组成的卡环装置，在模具打开时，由于弹簧的拉力，将活动螺纹型芯留在了动模。推出原理是利用杠杆来实现的。用圆柱销将杠杆固定在垫块与推板上。开模时，手板动杠杆，杠杆推动推板，推板又带动推杆将螺纹型芯与塑件一起顶出。合模时扳动杠杆使推杆复位，装入螺纹型芯，然后合模。

6.2 脱模机构设计

带螺纹制品的脱模机构通常制品的内螺纹依靠螺纹型芯成型，由于螺纹具有侧向凹沟槽，所以带螺纹的制品需要特殊的脱模机构。该模具采用模外手动脱模的方式，注射前先将活动型芯以一定的配合在模内安放定位，然注射后分型脱模，活动型芯随塑件一起推出模外，然后用手工的方法，将活动型芯，从塑件内取下，准备下次注射使用。但是又因为点浇口在模具的定模部分，为了将浇注系统凝料取出，要增加一个分型面。这种结构的浇注系统是人工取出，因此模具结构简单，但是生产率低，劳动强度大。

第7章 其他结构零件设计

7．1 推杆

推杆应有足够的刚性，以承受弹簧的拉力，为此只要条件允许，尽可能使用大直径推杆。直径由标准查得初选Ø16，其形状为圆形截面的推杆。尾部用台肩的形式，推杆直径及模板上的推杆孔采用H8／f7的配合，推杆固定端及推板采用单边0.5mm的间隙。其固定方法采用轴肩垫板连接。材料选用T10，热处理后硬度达50HRC，工作端配合部分的表面粗糙度Ra06um，其长度为L=50－20＋10=40mm其图如下：

图（4）

7．2 复位杆

为了使推出元件合模后能回到原来的位置，推杆固定板上同装有复位杆，常用的复位杆均采用圆形截面，一般每副模具设置四根复位杆。其位置设在推杆固定板的四周，以便推出机构合模时复位平稳，复位杆端面及所在动模分型面平齐。材料选用T8A，查标准初选复位杆直径为Ø10，其长度为L=50＋20＋25－20=75mm。

图（5）
7．3 模板设计

由文献查得模板尺寸为160mm×200mm (GB／T4169.—81984)，材料为45钢。

7．4 垫块设计

由标准查得垫块尺寸为32mm×200mm×50mm(GB／T4169.6—1984)，材料选用Q235。

7．5 支撑柱

由标准查得支撑柱的尺寸为Ø32×63mm(GB／T4169.10—1984)材料采用45钢。

7．6 推板

图（6）
由标准查得推板尺寸为73×125×16mm(GB／T4169.7—1984),材料采用45钢。

第8章 模具加热及冷却系统的计算

注射成型过程中，模具的温度对塑料熔体的充模流动，固化成型，生产率，制品的形状与尺寸精度，机械强度，应力开裂与表面质量等均有影响。为保证制品质量与较高的生产率，模具温度必须适当、稳定、均匀。
本塑件在注射成型时不要求有太高的模温，因而在模具上可不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下计算：
设定模具平均工作温度为40℃，用20℃的常温水作为模具冷却介质，其出口温度为30℃，产量为（初算每2分钟1套）0.3㎏/h。

8.1 求塑件在硬化时每小时释放的热量

求塑件在硬化时每小时释放的热量Q3，查表的聚苯乙烯的单位热量为27×104J／㎏
Q3=WQ2=0.3×27×104J／㎏

8.2 求冷却水的体积流量

求冷却水的体积流量V
V=
=0.27m3／min
由体积流量V查表可知所需的冷却水管直径非常小。
由上述计算可知，因为模具每分钟所需的冷却体积流量很小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式冷却模具即可。

第9章 模具闭合高度的确定

由前面的设计中，确定的出：定模板H1=25mm，上固定板H2=20mm，凹模板H3=32mm，动模板H4=16mm，支撑板H5=20mm，动模座板H6=20mm
根据推出行程与推出机构的尺寸确定垫块H7=63mm，因而确定模具闭合高度：
H=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7
=25+20+32+16+20+20+63
=196mm

第10章 注射机有关参数的校核

本模具的外形尺寸为250×200×196mm，XS—Z—60型注射机模板最大安装尺寸为350mm×280mm故能满足模具的安装要求。
由上述计算模具的闭合高度H=190mm，XS—Z—60型注射机所允许模具的最小厚度Hmin=70mm，最大厚度Hmax=200mm，即模具满足安装条件。
Hmin≤H≤Hmax
开模行程的校核：
经查资料XS—Z—60型注射机的最大开模行程S=180mm。满足顶出塑件要求。
S≥H1＋H2＋a＋(5～10)mm
=15＋32＋10＋40
=92mm
经验证，XS—Z—60型注射机能满足使用要求，故可采用。

第11章 绘制模具总装图与非标准件零件工作图

本模具总装图如图所示：

本模具的工作原理：模具安装在注射机上，定模部分固定在注射机的定模板上，动模板固定在注射机的动模板上。合模后，注射机通过喷嘴将熔料经流道注入型腔，经保压，冷却后塑件成型。开模时，动模部分随动模板一起运动渐渐从分型面打开。此时锁钩17在弹簧18的作用下使支撑板5，动模板6及定模板7成闭锁状态，所以分型面只能沿Ⅰ—Ⅰ面分型，当螺母3限制住定模板后，继续开模时，锁钩17被强行脱开支撑板，从而使Ⅱ—Ⅱ面分型，为保证螺纹型芯10在开模时被带往动模1设置可由环形拉簧11及卡环12组成的卡环装置。
顶出动作为手动顶出，顶出时扳动杠杆14，由推板带动推杆13将螺纹型芯10借同制品同时顶出，然后用扳手卸掉螺纹型芯。合模前，扳动杠杆14使推杆13复位，装入螺纹型芯10，然后合模。

第12章 结论

毕业设计是我学完大学全部课程之后，进行的一次系统的、综合性的总复习，也是参加工作前的一次综合性训练，它直接关系到我今后的模具设计能力。
在此次设计过程中，收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工、特种工艺等有关资料，让我了解了塑料注塑模结构及设计是一门实践性很强的课程，它的主要内容都是在生产